一种安全苛求系统的容错控制器设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种安全苛求系统的容错控制器设计方法，包括以下步骤：S1、构造执行器部分失效故障模型：S2、分别构造李雅普诺夫函数和控制障碍函数；S3、分别构造控制李雅普诺夫函数约束条件和控制障碍函数的约束条件；S4、构造约束条件后的控制障碍函数结合故障信息构造新的控制障碍函数；S5、结合控制李雅普诺夫函数和新的控制障碍函数；S6、使用二次规划方法求解控制量，得到安全苛求系统容错控制器。该方法解决一般非线性仿射系统出现执行器部分失效故障进而影响系统安全性以及稳定性，将控制李雅普诺夫函数约束条件和控制障碍函数约束条件相结合，计算出使故障系统保持稳定和安全的可行解，即求出期望控制量。即求出期望控制量。即求出期望控制量。

【技术实现步骤摘要】
一种安全苛求系统的容错控制器设计方法


[0001]本专利技术涉及容错控制领域，具体指一种安全苛求系统的容错控制器设计方法。

技术介绍

[0002]现代非线性系统中两个重要的性质是稳定性和安全性，系统的稳定性要求闭环系统最终达到所设定的期望状态，系统的安全性要求闭环系统永远不做任何“坏”的事情。进一步来说，如果一个系统的闭环系统轨迹始终保持在规定的状态集合内，则被认为是安全的、不做任何“坏”的事情。因此，在现代非线性系统控制问题中，不仅要考虑稳定问题，也要考虑安全问题。系统稳定控制器设计的前提是系统必须满足安全状态的约束，在安全目标得到满足下，尽可能的实现系统的稳定性。
[0003]对于系统的稳定性研究，控制李雅普诺夫函数已被证明是设计仿射非线性系统镇定控制律的有用工具。障碍函数是类李雅普诺夫函数，它的应用可以追溯到最优化问题。控制障碍函数是根据李雅普诺夫函数到控制李雅普诺夫函数的延伸而模仿学习构造出来的，控制障碍函数是基于不变集合证明系统安全性质的一种手段。障碍函数，在不用求解系统状态的可达集合的前提下证明了集合的前向不变性。基于控制障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全苛求系统的容错控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构造执行器部分失效故障模型；S2、分别构造李雅普诺夫函数和控制障碍函数；S3、分别构造控制李雅普诺夫函数约束条件和控制障碍函数的约束条件；S4、构造约束条件后的控制障碍函数结合故障信息构造新的控制障碍函数；S5、结合控制李雅普诺夫函数和新的控制障碍函数；S6、使用二次规划方法求解控制量，得到安全苛求系统容错控制器。2.根据权利要求1所述的安全苛求系统的容错控制器设计方法，其特征在于，所述S1中执行器部分失效故障模型的建立方法：S1
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1、建立一般非线性仿射系统存在执行器部分失效故障的模型：S1
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2、根据建立的一般非线性仿射系统存在执行器部分失效故障的模型进行改写得到故障模型其中，其中，是系统的状态，在t时刻的状态为x(t)，是系统的控制量输入，ρ为系统发生部分失效的失效率且0＜ρ≤1。3.根据权利要求1所述的安全苛求系统的容错控制器设计方法，其特征在于，所述控制障碍函数的设计方法为：针对于一般非线性仿射系统，存在集合当且仅当每一个初始状态x(0)∈C，为所有的t≥0的状态都满足x(t)∈C，集合为前向不变集；将集合表示为关于连续可微函数的形式的形式的形式存在一个满足局部Lipschitz条件的扩展κ类函数α，当且仅当所有x(t)∈C时，是障碍函数此时集合C是一个前向不变集合或者安全集合，对于所有状态x(t)∈C，如果存在一个扩展κ类函数α，满足下列不等式，那么连续可微的函数B(x)是控制障碍函数：4.根据权利要求3所述的安全苛求系统的容错控制器设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述控制障碍函数的约束条件中，包含消除故障影响的有关项：所述步骤S4中，结合故障信息后构造新的控制障碍函数：L<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建宁，董哲，柯涣昱，王海伦，徐晓滨，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：